CN104134423B - 位移控制单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在显示系统中的移位控制单元。该移位控制单元包含第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第一电容及第二电容。每一晶体管包含第一端、第二端及控制端。每一电容包含第一端及第二端。该第一晶体管的第一端用于接收可调整宽度的输入脉冲信号且该第一晶体管的控制端用于接收第一时钟脉冲信号；该第二晶体管的第一端用于接收第二时钟脉冲信号；该第二电容的第一端用于接收该第一时钟脉冲信号，该第四晶体管的第二端用于输出发光脉冲信号。
Description
技术领域
本发明提供一种位移控制单元，尤指一种用于有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode，OLED)显示装置中的可调整发光脉冲宽度的位移控制单元。
背景技术
有机发光二极管显示装置(OrganicLightEmittingDiode，OLED)拥有高亮度、反应速度快、轻薄短小、广色域、高对比、视野范围广、不需要液晶显示装置的背光源以及低耗电量等优点，逐渐成为新一代可携式资讯产品及笔记型电脑普遍使用的显示装置，然而，其需要设计适当的栅极驱动电路以保证其稳定工作与显示品质。
一般来说，有机发光二极管显示装置中的栅极驱动电路会产生多个发光脉冲信号及多个扫描信号来控制多个OLED像素的灰阶表现及发光时间，而栅极驱动电路以多级的移位寄存器做为重要的核心电路，每一级的移位寄存器包含位移控制单元，位移控制单元包含多个薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)开关以及多个电容。而移位寄存器也是除了画面像素电路之外，在面板内部最重要且最多的数字电路。因此，移位寄存器在电路架构设计上，除了基本功能要能够正常工作外，其内部的位移控制单元也必需考量功率消耗，制成容忍度及布局面积等相关问题。
然而，现有的位移控制单元由于晶体管特性，常常在高低电位之间存在漏电路径而导致栅极驱动电路输出的发光脉冲信号及扫描信号失真而影响显示器影像品质。另外，由于位移控制单元电路所需的TFT开关甚多，当移位寄存器的级数很大时会花费大量的布局面积及功率消耗，此外，利用位移控制单元实现的栅极驱动电路只能接受最多两个系统时钟脉冲宽度的脉冲信号的输出及输入，如此将造成每一个OLED像素发光时间被限制为最多两个时钟脉冲，因此当OLED显示装置在特殊应用上欲延长其发光时间时，位移控制单元电路将无法有弹性的被应用在栅极驱动电路中。
发明内容
本发明提供一种位移控制单元，包含第一晶体管，包含第一端用以接收输入脉冲信号，控制端用以接收第一时钟脉冲信号，及第二端；第二晶体管，包含第一端用以接收第二时钟脉冲信号，控制端，及第二端；第一电容，包含第一端耦接于该第二晶体管的第二端，及第二端耦接于该第一晶体管的第二端；第三晶体管，包含第一端用以接收第一直流偏压，控制端耦接于该第一晶体管的第二端，及第二端；第二电容，包含第一端用以接收该第一时钟脉冲信号，及第二端耦接于该第三晶体管的第二端；第四晶体管，包含第一端用以接收第二直流偏压，控制端耦接于该第一晶体管的第二端，及第二端耦接于该第二晶体管的控制端，用以输出一发光脉冲信号；及第五晶体管，包含第一端耦接于该第四晶体管的第二端；一控制端耦接于该第三晶体管的第二端，及一第二端用以接收该第一直流偏压。
本发明另提供一种位移控制单元，包含第一晶体管，包含第一端用以接收输入脉冲信号，控制端用以接收第一时钟脉冲信号，及第二端；第二晶体管，包含第一端用以接收第二时钟脉冲信号，控制端，及第二端；第一电容，包含第一端耦接于该第二晶体管的第二端，及第二端耦接于该第一晶体管的第二端；第二电容，包含第一端用以接收该第一时钟脉冲信号，及第二端；第三晶体管，包含第一端耦接于该第二电容的第二端，控制端耦接于该第一晶体管的第二端，及第二端用以接收第二直流偏压；第四晶体管，包含第一端用以接收第一直流偏压，控制端耦接于该第一晶体管的第二端，及第二端耦接于该第二晶体管的控制端，用以输出发光脉冲信号；及第五晶体管，包含第一端耦接于该第四晶体管的第二端，控制端耦接于该第三晶体管的第一端，及第二端用以接收该第二直流偏压。
附图说明
图1为本发明第一实施例的位移控制单元的电路示意图。
图2为图1位移控制单元的输入脉冲信号、第一时钟脉冲信号、第二时钟脉冲信号及发光脉冲信号在十个时钟脉冲区间内的波形图。
图3为本发明第二实施例的位移控制单元的电路示意图。
其中，附图标记：
N1第一N型金氧半导体场效晶体管
N2第二N型金氧半导体场效晶体管
N3第三N型金氧半导体场效晶体管
N4第四N型金氧半导体场效晶体管
N5第五N型金氧半导体场效晶体管
P1第一P型金氧半导体场效晶体管
P2第二P型金氧半导体场效晶体管
P3第三P型金氧半导体场效晶体管
P4第四P型金氧半导体场效晶体管
P5第五P型金氧半导体场效晶体管
C1第一电容
C2第二电容
IN输入脉冲信号
EM发光脉冲信号
CK第一时钟脉冲信号
XCK第二时钟脉冲信号
VGH第一直流偏压
VGL第二直流偏压
t0至t10时间
具体实施方式
为让本发明更显而易懂，下文依本发明的位移控制单元电路，特举实施例配合附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围。
请参考图1，图1为本发明第一实施例的位移控制单元100的电路示意图。如图1所示，位移控制单元100包含第一P型金氧半导体场效晶体管P1、第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3、第四P型金氧半导体场效晶体管P4及第五P型金氧半导体场效晶体管P5、第一电容C1及第二电容C2。每一P型金氧半导体场效晶体管P1、P2、P3、P4、P5包含第一端、控制端以及第二端。每一电容C1、C2包含第一端以及第二端。位移控制单元100的第一P型金氧半导体场效晶体管P1的第一端用来接收输入脉冲信号IN，第一P型金氧半导体场效晶体管P1的控制端和第二电容C2的第一端用来接收第一时钟脉冲信号CK，第二P型金氧半导体场效晶体管P2的第一端用来接收第二时钟脉冲信号XCK，第三P型金氧半导体场效晶体管P3的第二端和第五P型金氧半导体场效晶体管P5的第二端耦接于第一直流偏压VGH，第四P型金氧半导体场效晶体管P4的第一端耦接于第二直流偏压VGL，而第四P型金氧半导体场效晶体管P4的第二端会传送发光脉冲信号EM至第二P型金氧半导体场效晶体管P2的控制端以控制第二P型金氧半导体场效晶体管P2的开关，且第四P型金氧半导体场效晶体管P4的第二端另耦接于发光二极管。在位移控制单元100中，第一直流偏压VGH相对于第二直流偏压VGL为高电位且第一时钟脉冲信号CK和第二时钟脉冲信号XCK可为反向，当第一时钟脉冲信号CK为高电位时，由于第一直流偏压VGH亦为高电位，无论第三P型金氧半导体场效晶体管P3是否开启，第五P型金氧半导体场效晶体管P5的控制端电位必为高电位而将第五P型金氧半导体场效晶体管P5关闭；当第一时钟脉冲信号CK为低电位且输入脉冲信号IN为高电位时，第一P型金氧半导体场效晶体管P1为开启，故高电位的输入脉冲信号IN经由第一P型金氧半导体场效晶体管P1流向第四P型金氧半导体场效晶体管P4的控制端而将第四P型金氧半导体场效晶体管P4关闭；当第一时钟脉冲信号CK为低电位且输入脉冲信号IN为低电位时，第一P型金氧半导体场效晶体管P1为开启，且第三P型金氧半导体场效晶体管P3的控制端电位等同于低电位的输入脉冲信号IN而将第三P型金氧半导体场效晶体管P3开启，此时高电位的第一直流偏压VGH将经由第三P型金氧半导体场效晶体管P3流向第五P型金氧半导体场效晶体管P5的控制端而将第五P型金氧半导体场效晶体管P5关闭。由上述可知，位移控制单元100内的第四P型金氧半导体场效晶体管P4及第五P型金氧半导体场效晶体管P5在任何情况下均不会同时开启，也就是说由第一直流偏压VGH到第二直流偏压VGL的漏电路径在任何时间内是不存在的。
图2为位移控制单元100的输入脉冲信号IN、第一时钟脉冲信号CK、第二时钟脉冲信号XCK及发光脉冲信号EM在连续十个时钟脉冲区间内的波形图。在此考虑输入脉冲信号IN为六个时钟脉冲宽度且输入脉冲信号IN在第三个时钟脉冲区间到第八个时钟脉冲区间为高电位，其余时钟脉冲区间为低电位。以下将分别针对十个时钟脉冲区间详细描述位移控制单元100的电路驱动状态。
当位移控制单元100运作于第一时钟脉冲区间(t0至t1的区间)时，输入脉冲信号IN为低电位、发光脉冲信号EM的初始值为低电位、第一时钟脉冲信号CK为高电位及第二时钟脉冲信号XCK为低电位，因此在位移控制单元100中的第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为开启且第一P型金氧半导体场效晶体管P1及第五P型金氧半导体场效晶体管P5为关闭，因此第二直流偏压VGL经由开启的第四P型金氧半导体场效晶体管P4输出成为低电位的发光脉冲信号EM。
当位移控制单元100运作于第二时钟脉冲区间(t1至t2的区间)时，输入脉冲信号IN为低电位、第一时钟脉冲信号CK为低电位及第二时钟脉冲信号XCK为高电位，因此在位移控制单元100中的第一P型金氧半导体场效晶体管P1、第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为开启且第五P型金氧半导体场效晶体管P5为关闭，因此第二直流偏压VGL经由开启的第四P型金氧半导体场效晶体管P4输出成为一低电位的发光脉冲信号EM。
当位移控制单元100运作于第三时钟脉冲区间(t2至t3的区间)时，输入脉冲信号IN为高电位、第一时钟脉冲信号CK为高电位及第二时钟脉冲信号XCK为低电位，因此在位移控制单元100中的第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为开启且第一P型金氧半导体场效晶体管P1及第五P型金氧半导体场效晶体管P5为关闭，因此第二直流偏压VGL经由开启的第四P型金氧半导体场效晶体管P4输出成为一低电位的发光脉冲信号EM。
当位移控制单元100运作于第四时钟脉冲区间(t3至t4的区间)时，输入脉冲信号IN为高电位、第一时钟脉冲信号CK为低电位及第二时钟脉冲信号XCK为高电位，因此在位移控制单元100中的第一P型金氧半导体场效晶体管P1及第五P型金氧半导体场效晶体管P5为开启且第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为关闭，因此第一直流偏压VGH经由开启的第五P型金氧半导体场效晶体管P5输出成为一高电位的发光脉冲信号EM。
当位移控制单元100运作于第五时钟脉冲区间(t4至t5的区间)时，输入脉冲信号IN为高电位、第一时钟脉冲信号CK为高电位及第二时钟脉冲信号XCK为低电位，因此所有P型金氧半导体场效晶体管P1、P2、P3、P4及P5均为关闭状态。然而因第四P型金氧半导体场效晶体管P4的第二端电位耦接于像素端的晶体管，故其输出的发光脉冲信号EM藉由像素端的内部电容即维持在第四时钟脉冲区间的高电位。
当位移控制单元100运作于第六时钟脉冲区间(t5至t6的区间)时，输入脉冲信号IN为高电位、第一时钟脉冲信号CK为低电位及第二时钟脉冲信号XCK为高电位，因此在位移控制单元100中的第一P型金氧半导体场效晶体管P1及第五P型金氧半导体场效晶体管P5为开启且第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为关闭，因此该第一直流偏压VGH经由开启的第五P型金氧半导体场效晶体管P5输出成为一高电位的发光脉冲信号EM。
当位移控制单元100运作于第七时钟脉冲区间(t6至t7的区间)时，输入脉冲信号IN为高电位、第一时钟脉冲信号CK为高电位及第二时钟脉冲信号XCK为低电位，因此所有P型金氧半导体场效晶体管P1、P2、P3、P4及P5均为关闭状态。然而因第四P型金氧半导体场效晶体管P4的第二端电位耦接于像素端的晶体管，故发光脉冲信号EM藉由像素端的内部电容即维持在第六时钟脉冲区间的高电位。
当位移控制单元100运作于第八时钟脉冲区间(t7至t8的区间)时，输入脉冲信号IN为高电位、第一时钟脉冲信号CK为低电位及第二时钟脉冲信号XCK为高电位，因此在位移控制单元100中的第一P型金氧半导体场效晶体管P1及第五P型金氧半导体场效晶体管P5为开启且第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为关闭，因此该第一直流偏压VGH经由开启的第五P型金氧半导体场效晶体管P5输出成为一高电位的发光脉冲信号EM。
当位移控制单元100运作于第九时钟脉冲区间(t8至t9的区间)时，输入脉冲信号IN为低电位、第一时钟脉冲信号CK为高电位及第二时钟脉冲信号XCK为低电位，因此所有P型金氧半导体场效晶体管P1、P2、P3、P4及P5均为关闭状态。然而因第四P型金氧半导体场效晶体管P4的第二端电位耦接于像素端的晶体管，故发光脉冲信号EM藉由像素端的内部电容即维持在第八时钟脉冲区间的高电位。
当位移控制单元100运作于第十时钟脉冲区间(t9至t10的区间)时，输入脉冲信号IN为低电位、第一时钟脉冲信号CK为低电位及第二时钟脉冲信号XCK为高电位，因此在位移控制单元100中的第一P型金氧半导体场效晶体管P1、第二P型金氧半导体场效晶体管P2、第三P型金氧半导体场效晶体管P3及第四P型金氧半导体场效晶体管P4为开启且第五P型金氧半导体场效晶体管P5为关闭，因此第二直流偏压VGL经由开启的第四P型金氧半导体场效晶体管P4输出成为一低电位的发光脉冲信号EM。
由图2知，对应于六个时钟脉冲宽度的输入脉冲信号IN，发光脉冲信号EM亦为六个时钟脉冲宽度且发光脉冲信号EM在第四个时钟脉冲区间到第九个时钟脉冲区间为高电位，其余时钟脉冲区间为低电位。
请参考图3，图3为本发明第二实施例的位移控制单元200的电路示意图。如图3所示，位移控制单元200包含第一N型金氧半导体场效晶体管N1、第二N型金氧半导体场效晶体管N2、第三N型金氧半导体场效晶体管N3、第四N型金氧半导体场效晶体管N4及第五N型金氧半导体场效晶体管N5、第一电容C1及第二电容C2。每一N型金氧半导体场效晶体管N1、N2、N3、N4、N5包含第一端、控制端以及第二端。每一电容C1、C2包含第一端以及第二端。位移控制单元200的第一N型金氧半导体场效晶体管N1的第一端用来接收输入脉冲信号IN，且第一N型金氧半导体场效晶体管N1的控制端及第二电容C2的第一端用来接收第一时钟脉冲信号CK，第二N型金氧半导体场效晶体管N2的第一端用来接收第二时钟脉冲信号XCK。第四N型金氧半导体场效晶体管N4的第一端耦接于第一直流偏压VGH且第五N型金氧半导体场效晶体管N5的第二端及第三N型金氧半导体场效晶体管N3的第二端耦接于第二直流偏压VGL。第四N型金氧半导体场效晶体管N4的第二端耦接于第二N型金氧半导体场效晶体管N2的控制端及发光二极管并传送发光脉冲信号EM至第二N型金氧半导体场效晶体管N2的控制端及发光二极管。在位移控制单元200中，第一直流偏压VGH相对于第二直流偏压VGL为高电位且第一时钟脉冲信号CK和第二时钟脉冲信号XCK可为反向，当第一时钟脉冲信号CK为低电位时，由于第二直流偏压VGL亦为低电位，无论第三N型金氧半导体场效晶体管N3是否开启，第五N型金氧半导体场效晶体管N5的控制端电位必为低电位而将第五N型金氧半导体场效晶体管N5关闭；当第一时钟脉冲信号CK为高电位且输入脉冲信号IN为低电位时，第一N型金氧半导体场效晶体管N1为开启，因此第四N型金氧半导体场效晶体管N4的控制端电位等同于低电位的脉冲输入信号IN而将第四N型金氧半导体场效晶体管N4关闭；当第一时钟脉冲信号CK为高电位且输入脉冲信号IN为高电位时，第一N型金氧半导体场效晶体管N1为开启，因此第三N型金氧半导体场效晶体管N3的控制端为高电位而将第三N型金氧半导体场效晶体管N3开启，因此第五N型金氧半导体场效晶体管N5的控制端电位等同于第二直流偏压VGL的低电位而将第五N型金氧半导体场效晶体管N5开关关闭。由上述可知，位移控制单元200内的第四N型金氧半导体场效晶体管N4及第五N型金氧半导体场效晶体管N5开关在任何情况下均不会同时开启，也就是说由第一直流偏压VGH到第二直流偏压VGL的漏电路径在任何时间内是不存在的。
综上所述，本发明的位移控制单元只需要五P型金氧半导体场效晶体管或五N型金氧半导体场效晶体管以及二电容即可实现，在电路驱动时可接受超过两个时钟脉冲宽度的脉冲输入信号而产生对应宽度的发光脉冲信号，此外，在任何时钟脉冲区间由第一直流偏压VGH至第二直流偏压VGL的漏电路径皆不存在。因此，本发明的位移控制单元除了能更有弹性地应用于不同发光时间的OLED像素之外，其驱动电路应用于OLED显示系统也因为有较小的布局面积以及不会漏电而产生压降的特性，进而能提供较小的功率消耗和较高显示品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求保护范围所做的均等变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种移位控制单元，其特征在于，包含：
一第一晶体管，包含：
一第一端，用以接收一输入脉冲信号；
一控制端，用以接收一第一时钟脉冲信号；及
一第二端；
一第二晶体管，包含：
一第一端，用以接收一第二时钟脉冲信号；
一控制端；及
一第二端；
一第一电容，包含：
一第一端，耦接于该第二晶体管的第二端；及
一第二端，耦接于该第一晶体管的第二端；
一第三晶体管，包含：
一第一端，用以接收一第一直流偏压；
一控制端，耦接于该第一晶体管的第二端；及
一第二端；
一第二电容，包含：
一第一端，用以接收该第一时钟脉冲信号；及
一第二端，耦接于该第三晶体管的第二端；
一第四晶体管，包含：
一第一端，用以接收一第二直流偏压；
一控制端，耦接于该第一晶体管的第二端；及
一第二端，耦接于该第二晶体管的控制端，用以输出一发光脉冲信号；及
一第五晶体管，包含：
一第一端，耦接于该第四晶体管的第二端；
一控制端，耦接于该第三晶体管的第二端；及
一第二端，用以接收该第一直流偏压。
2.如权利要求1所述的移位控制单元，其特征在于，该第一时钟脉冲信号与该第二时钟脉冲信号互为反向。
3.如权利要求1所述的移位控制单元，其特征在于，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管、该第四晶体管及该第五晶体管为P型金氧半导体场效晶体管。
4.如权利要求1所述的移位控制单元，其特征在于，该第一直流偏压为一高电位直流偏压，该第二直流偏压为一低电位直流偏压。
5.如权利要求1所述的移位控制单元，其特征在于，该第四晶体管的第二端耦接于对应一像素端的一晶体管。
6.一种移位控制单元，其特征在于，包含：
一第一晶体管，包含：
一第一端，用以接收一输入脉冲信号；
一控制端，用以接收一第一时钟脉冲信号；及
一第二端；
一第二晶体管，包含：
一第一端，用以接收一第二时钟脉冲信号；
一控制端；及
一第二端；
一第一电容，包含：
一第一端，耦接于该第二晶体管的第二端；及
一第二端，耦接于该第一晶体管的第二端；
一第二电容，包含：
一第一端，用以接收该第一时钟脉冲信号；及
一第二端；
一第三晶体管，包含：
一第一端，耦接于该第二电容的第二端；
一控制端，耦接于该第一晶体管的第二端；及
一第二端，用以接收一第二直流偏压；
一第四晶体管，包含：
一第一端，用以接收一第一直流偏压；
一控制端，耦接于该第一晶体管的第二端；及
一第二端，耦接于该第二晶体管的控制端，用以输出一发光脉冲信号；及
一第五晶体管，包含：
一第一端，耦接于该第四晶体管的第二端；
一控制端，耦接于该第三晶体管的第一端；及
一第二端，用以接收该第二直流偏压；
其中，该第一晶体管、该第二晶体管、该第三晶体管、该第四晶体管及该第五晶体管为N型金氧半导体场效晶体管。
7.如权利要求6所述的移位控制单元，其特征在于，该第一时钟脉冲信号与该第二时钟脉冲信号互为反向。
8.如权利要求6所述的移位控制单元，其特征在于，该第一直流偏压为一高电位直流偏压，该第二直流偏压为一低电位直流偏压。
9.如权利要求6所述的移位控制单元，其特征在于，该第四晶体管的第二端耦接于对应一像素端的一晶体管。
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